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计算机网络

发表于 更新于 分类于 Valine：
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1. 从浏览器地址栏输入 url 到显示主页的过程？

  1. DNS解析。首先将域名发到DNS服务器，解析获取IP地址。
  2. TCP连接。与服务器进行三次TCP握手，获取连接。
  3. 向目标服务器发起HTTP请求。
  4. 目标服务器处理HTTP请求，返回响应内容。
  5. 拿到响应内容后，浏览器解析响应内容渲染到网页上。
  6. TCP四次回收，结束连接。

2. 说说DNS解析的过程？

假如要查询www.baidu.com的IP地址：

  1. 首先主机向本地DNS服务器发起查询，假如本地DNS服务器有缓存，则之间返回，否则进行下一步。
  2. 主机向根服务器发起请求，根服务器返回所有带com的顶级域名服务器的IP地址列表。
  3. 本地DNS服务器再向一个负责com的顶级域名服务器发送请求，返回负责baidu.com 的权限域名服务器的IP地址列表。
  4. 本地DNS服务器再向一个负责 baidu.com 的权限域名服务器发送请求，返回 www.baidu.com 对应的IP地址。

3. WebSocket和Socket的区别？

  • Socket相当于IP+端口+协议，屏蔽了网络的细节，是一个接口。
  • 而WebSocket则是解决HTTP不能持久化连接的问题，用于通信层，是一个通信协议。

4. Get和Post请求的区别？

Get能被CDN缓存，Post不会。

Get具有幂等性，更安全。

Get有长度限制，Post没有。

5. URL和URI的区别？

  • URI：统一资源定位符。URI的重点是在于标识资源，它其实是一个抽象定义，无论用什么方式来实现，只要可以唯一标识一个资源，都可以叫做URI。
  • URL：它是 URI 的一种子集，主要作用是提供资源的路径。

它们的主要区别在于，URL 除了提供了资源的标识，还提供了资源访问的方式。这么比喻，URI 像是身份证，可以唯一标识一个人，而 URL 更像一个住址，可以通过 URL 找到这个人——人类住址协议://地球/中国/北京市/海淀区/xx 职业技术学院/14 号宿舍楼/525 号寝/张三.男。

6. 说下 HTTP/1.0，1.1，2.0 以及HTTP3的区别？

关键需要记住 HTTP/1.0 默认是短连接，可以强制开启，HTTP/1.1 默认长连接，HTTP/2.0 采用多路复用。

  • HTTP/1.0：
  • 默认短连接，可以开启长连接。
  • HTTP 1.1：
  • 引入了持久化连接，即 TCP 连接默认不关闭，可以被多个请求复用。
  • 分块传输编码，即服务端每产生一块数据，就发送一块，用” 流模式” 取代” 缓存模式”。
  • 管道机制，即在同一个 TCP 连接里面，客户端可以同时发送多个请求。
  • HTTP 2.0：
  • 报头压缩，每次请求都必须附上所有信息。HTTP/2.0 引入了头信息压缩机制，使用 gzip 或 compress 压缩后再发送
  • 完全多路复用，客户端和服务端都可以同时发送多个请求，而且不用按照顺序一一对应
  • 服务端推送，运行服务端不经请求，主动向客户端发送消息
  • HTTP 3：
    • 使用UDP传输，并且使用QUIC协议保证安全性，在传输的过程中就完成了 TLS 加密握手
    • HTTPS 要建立⼀个连接，要花费 6 次交互，先是建立三次握手，然后是 TLS/1.3 的三次握手。QUIC 直接把以往的 TCP 和 TLS/1.3 的 6 次交互合并成了 3 次，减少了交互次数。
    • QUIC 有自己的⼀套机制可以保证传输的可靠性的。当某个流发生丢包时，只会阻塞这个流，其他流不会受到影响。
HTTP 协议变迁

7. HTTPS 工作流程是怎样的？

  1. 客户端向服务端发起HTTPS请求，连接到服务端的443端口
  2. 服务端收到请求后，将证书发送给客户端（公钥在证书中，私钥服务端持有）
  3. 客户端收到后，会验证证书的合法性。验证通过后，生成一个随机对称密匙，使用证书中的公钥进行加密，加密后发送给服务端
  4. 服务端收到后，使用自己的私钥进行非对称解密，解密后得到客户端的密匙，这样用客户端密匙对称加密传输数据，传输的数据就是密文
  5. 服务端收到客户端用密文加密过的数据后，再使用自己的密匙解密就得到了数据

8. 客户端怎么去校验证书的合法性？

CA证书的形成过程如下：

  • 在CA证书的签发过程中给，客户端会将密匙、有效时间、用途、颁发者等信息打成一个包，然后将这些信息进行Hash计算，得到一个Hash值。
  • 然后使用自己的私匙对这些信息加密，加密后生成 Certificate Signature，也就是对证书做了签名，
  • 然后将其添加在证书上，形成了数字证书。

客户端校验服务端的数字证书的过程如下：

客户端首先会根据相同的Hash算法获取该证书的Hash值H1

浏览器使用自身集成的CA证书的公钥信息，解密证书，得到H2

比较H1和H2就可以知道证书是否合法

证书签名和客户端校验-来源参考

8. 对称加密和非对称加密？

密匙不同：对称加密加密和解密用的都是一个密匙，非对称加密加密和解密的密匙不一样

安全性不同：对称加密加密解密密匙都是同一个，安全性不够。而非对称加密有公匙和私匙，公匙是可以给别人看的，私匙是对方持有用来解密的。

数字签名不同：对称加密不可以用于数字签名和数字鉴别，非对称加密可以用于数字签名和数字鉴别

9. MD5属于那种加密算法?

MD5加密既不是对称加密，也不是非对称加密。

MD5具有计算速度快，加密速度快，不需要密匙等优点。可以检查文件的完整性，一旦文件被更改，MD5值会发生改变。

但是MD5也有缺点，比如很多公司数据库存放的密码都是MD5加密后的，假如密码较为简单，攻击者会将一些常见的密码进行MD5计算，然后与数据库中的MD5比较，相同便获取了密码。

***10. TCP的三次握手？

最开始，客户端和服务端都处于close状态，服务端监听客户端请求，服务端进入 LISTEN 状态

首先，客户端向服务端发送一个请求，包含随机生成初始序号（称为seq = client_isn）和SYN = 1，客户端进入SYN_SENT状态

服务端接收到后，向客户端答复SYN=1，服务端随机初始序号（称为seq = server_isn）和 ack = client_isn + 1，服务端进入SYN_RCV 状态

客户端收到服务端答复后，再向服务端发送 SYN = 0，ack = server_isn +1 和 seq = client_isn + 1 ，两边都进入ESTABLISHED 状态

11. TCP 握手为什么是三次，为什么不能是两次？不能是四次？

  • 为了防止服务端产生不必要的连接开销：假如客户端向服务端发送请求，服务端返回的一端信息丢失，客户端收不到自然也没有响应不会继续发送消息，这样服务端会一直保持连接，浪费开销
  • 同步初始化序列化：在连接中有一个seq序号是为了保证连接的稳定性，他能告诉服务端和客户端他们发的消息是否收到了，如果是两次连接，将不能保证。

TCP三次连接已经够了，四次只会产生不必要的开销。

12. 三次握手中各次没收到报文会发生什么情况？

  • 第一次服务端没收到客户端消息：服务端将不会有任何动作；客户端会重新发送SYN报文，如果超出次数限制，将会返回建立连接失败。
  • 第二次客户端没收到服务端消息：客户端将重新发送消息，直到超出次数限制；服务端将阻塞在 accept()处，等待客户端的消息。
  • 第三次服务端没收到客户端消息：服务端会重传消息，直到超出次数限制，超出后accept()将返回-1；而客户端会误以为建立了连接，会向服务端发送消息，但是服务端收到数据时会返回RST 报文给客户端，消除客户端单方面建立连接的状态

13. 第二次握手传回了 ACK，为什么还要传回 SYN？

第二次握手是服务器端收到SYN报文后，回复一个ACK报文，表示服务器端已经收到了客户端的请求。但是这时服务器端还需要向客户端发送一个SYN报文，用来表示服务器端也想要与客户端建立连接。

14. 第 3 次握手可以携带数据吗？

可以携带。此时客户端已经处于 ESTABLISHED 状态。对于客户端来说，它已经建立连接成功，并且确认服务端的接收和发送能力是正常的。

第一次握手不能携带数据是出于安全的考虑，因为如果允许携带数据，攻击者每次在 SYN 报文中携带大量数据，就会导致服务端消耗更多的时间和空间去处理这些报文，会造成 CPU 和内存的消耗。

15. 什么是半连接队列？

服务端会从 CLOSED 状态变为 LISTEN 状态，同时在内部创建了两个队列：半连接队列（SYN 队列）和全连接队列（ACCEPT 队列）。

顾名思义，半连接队列存放的是三次握手未完成的连接，全连接队列存放的是完成三次握手的连接。

***16. TCP的四次挥手？

数据传输结束后，客户端和服务端都可以主动发起断开请求，假如客户端先发起：

  • 第一次挥手客户端发送FIN=1，seq=u，发送后客户端进入FIN_WAIT_1状态
  • 第二次挥手服务端发送ack=u+1，seq=v，发送后服务端进入CLOSE_WAIT状态，客户端进入FIN_EAIT_2状态
  • 第三次挥手，服务端发送ack=u+1，seq=w，发送后服务端进入LAST_ACK状态
  • 第四次挥手，客户端发送ack=w+1，seq=u+1，发送后进入客户端TIME_WAIT状态，等待固定的一段时间（2MSL，2 Maximum Segment Lifetime）后没有收到服务端的ACK后，认为服务器已经关闭，进入CLOSE状态，服务端收到后也进入CLOSE状态

17. TCP 挥手为什么需要四次呢？

  • 在关闭连接时，客户端向服务端发送 FIN 时，表示客户端不再向服务端发送消息，但是还可以接收消息
  • 当服务端收到后，发送 ACK 表示收到消息了，而此时服务端可能还有消息需要处理，等到处理完成后再发送 FIN 表示也不再发送消息了

因此，主要是因为在服务端收到消息后，可能还有消息需要处理，因此先答复收到了，等处理完成再答复可以关闭连接。

18. TCP 四次挥手过程中，为什么需要等待 2MSL, 才进入 CLOSED 关闭状态？

为什么要等待：为了保证客户端发送的最后一个 ACK 报文段能够到达服务端。

因为在发送之后，可能因为网络等原因服务端收不到客户端的最后一次确认。而服务端则会超时重传，这样就需要客户等待后，再进入CLOSE状态。如果在这里时间内收到了服务端的消息，则需要重新发送消息给服务端通知其进入CLOSE状态。

为什么是2MSL： MSL 是 Maximum Segment Lifetime，报文最大生存时间，它是任何报文在网络上存在的最长时间，超过这个时间报文将被丢弃。

为什么时2MSL比较靠谱的说法是客户端发送最后一次消息时，如果出现丢包等情况，服务端会超时重试，超时重试的消息也要发送给客户端，这样一来一回就是2MSL最多（而超时重传的时间则和客户端发送最后一次消息时间重合）。

***19. TCP 是如何保证可靠性的？

TCP通过拥塞控制、超时重传、确认应答、序列号、流量控制、校验和、连接管理、最大消息长度 保证可靠性

  • 连接管理：即TCP三次握手和四次挥手
  • 拥塞控制：在通信过程中，会先发送一部分消息出去“探路”，根据当前网络状况决定以多大速率发送数据，这也被称为慢启动机制
  • 超时重传：当接收方长时间无应答时，发送方会启动超时重传
  • 序列号/确认应答：当接收方收到消息后，会给发送方发送确认消息，一般是根据序列号应答
  • 流量控制：在接收方和发送方首部都有一块缓冲区，如果数据传输速率过大，接收方将提示发送方降低发送的速率，防止包丢失。TCP 使用的流量控制协议是可变大小的滑动窗口协议。
  • 校验和：TCP传输过程中，如果数据又变化，校验和将改变，接收方将丢弃或拒收该消息
  • 最大消息长度：在建立 TCP 连接的时候，双方约定一个最大的长度（MSS）作为发送的单位，重传的时候也是以这个单位来进行重传。理想的情况下是该长度的数据刚好不被网络层分块。

20. 说说 TCP 的粘包和拆包？

TCP传输过程中包大小会根据缓冲区实际情况进行包的划分：

  • 要发送的数据大于TCP发送缓冲区剩余大小，将拆包
  • 要发送的数据小于TCP缓冲区大小，多条数据将一起发送，发生粘包
  • 要发送的数据大于 最大报文长度，将发生拆包
  • 接收端的应用层，没有及时读取接收缓冲区中的数据，将发生粘包

21. TCP和UDP的区别？

类型 TCP UDP
是否面向连接 是 否
传输形式 字节流 数据段报文
应用场景 文件传输、邮件传输 即时通讯、语音通话
首部字节 20-60 8
可靠性 可靠 不可靠
所需资源 多 少
传输速率 低 高

22. UDP 协议为什么不可靠？

UDP 在传输数据之前不需要先建立连接，远地主机的运输层在接收到 UDP 报文后，不需要确认，提供不可靠交付。总结就以下四点：

  • 不保证消息交付
  • 不保证交付顺序
  • 不提供拥塞控制
  • 不跟踪连接状态

23. DNS使用的是什么协议？

DNS使用的既有TCP协议，也有UDP协议。

当进行区域传输（主域名服务器到辅助域名服务器）时，采用TCP保证可靠性。

当客户端使用DNS服务器查询域名时，使用的是UDP。

24. IP协议有哪些作用？

寻址和路由：在IP数据报中包含了源地址和目标地址。IP数据报在传输的过程中，如果中间节点碰到路由器，则会会根据路由器中的路由表进行数据转发，会提供最合适的路径。

分段和重组：IP数据报在传输过程中，可能经过不同的网络，不同的网络对传输的数据报最大长度大小限制是不一样的，IP协议会给每段被拆分的数据报分配一个标识符用于后续组装，等传送到目的地址，在根据这些标识符对IP数据报进行重组，得到完整的数据报。

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